本文從Java語言的角度，探討一維數(shù)組與二維數(shù)組的內(nèi)存解析。

一、內(nèi)存的簡化結構

下圖即為內(nèi)存的簡化結構。在Java語言中，內(nèi)存的存儲分配是這樣的：

棧：局部變量

堆：new出來的東西，如對象、數(shù)組等

方法區(qū)：包括靜態(tài)域（static）和常量池（String的內(nèi)容就存儲在這里）

內(nèi)存的簡化結構

這張內(nèi)存簡化圖非常重要，需要大家留有印象。

接下來我們在該圖和結論的基礎上，分步來看一維數(shù)組與二維數(shù)組的內(nèi)存解析。

二、一維數(shù)組的內(nèi)存解析

1. 分步解析

示例代碼

public class Test{
    public static void main(String args[]){
        int[] arr;   
        arr = new int[10];
        for ( int i=0; i<10; i++ ) {  
            arr[i] =2*i+1;
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

step1int[] arr;

此時在棧中創(chuàng)建出了變量arr：

step2 arr= new int[10];

接著使用new關鍵字，來創(chuàng)建一個一維數(shù)組。需要注意的是，基本數(shù)據(jù)類型數(shù)組在顯式賦值之前， Java會自動給它們賦默認值。由于一維數(shù)組的每個元素都是int類型，因而默認值為0.

step3 arr[i] =2*i+1;

在for循環(huán)中遍歷數(shù)組arr并為其元素賦值：

綜合起來看，內(nèi)存狀態(tài)如下：

2. 綜合解析

如圖，創(chuàng)建數(shù)組并賦值的過程可以簡化成如下示意圖。

左側為棧區(qū)，右側為堆區(qū)

當聲明數(shù)組 int[ ] arr時，arr屬于局部變量，在棧中創(chuàng)建。如上圖中，int[ ] arr1和String[ ] arr2的操作執(zhí)行后，在左側的棧中創(chuàng)建了變量arr1與arr2.若沒有new的操作，實際上還未給數(shù)組開辟存儲空間。

只有當通過new關鍵字創(chuàng)建數(shù)組對象后，系統(tǒng)才在堆中劃分相應的存儲空間，并依據(jù)數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型給新劃分的空間自動賦初值。如上圖中，在new int[4]后，堆區(qū)開辟了4個連續(xù)的存儲空間，并賦值為0，而new String[3]后，堆區(qū)又開辟了3個存儲空間用來存儲String類型的數(shù)據(jù)，引用類型String默認初值為null.

同時，數(shù)組的地址（即數(shù)組首元素的地址，假設為0x12ab）賦值給棧區(qū)中的變量arr1，即變量arr1中存著數(shù)組的地址，通過該地址，arr1可以輕松地在堆中找到它對應的數(shù)組。

我們通過中括號 [ ] 來訪問數(shù)組中的各個元素。我們執(zhí)行arr1[0] = 10;這一代碼時，實際便是根據(jù)棧內(nèi)arr1中存著的地址，找到將堆區(qū)中的數(shù)組空間，并將第一個空間中的0改為了10.

而對于arr2[ ]數(shù)組，在new過之后又new了一次，第二次通過new String[5]開辟了一片5個存儲空間的數(shù)組。這時變量arr2中原本存著的地址0x34ab被新地址0x78cd覆蓋，arr2變量存放了新數(shù)組的地址。原數(shù)組在后續(xù)的某個時間內(nèi)，將被自動回收。

當然，當棧區(qū)存有數(shù)組地址的變量arr1與變量arr2最終出棧后，在堆區(qū)劃分的數(shù)組空間也將在之后被回收。

三、二（多）維數(shù)組的內(nèi)存解析

1. 綜合解析

二維數(shù)組是“數(shù)組的數(shù)組”，即一個一維數(shù)組中每個元素也是數(shù)組。由于數(shù)組既可以存儲基本數(shù)據(jù)類型，也可以存儲引用數(shù)據(jù)類型，因而“數(shù)組中存數(shù)組”的理解是可行的。

二維數(shù)組的創(chuàng)建過程與一維數(shù)組類似，這里便不再分步解析。我們直接來看內(nèi)存解析圖：

二維數(shù)組的內(nèi)存解析

與一維數(shù)組的不同之處在于，二維數(shù)組中外層元素也用于存儲地址。在創(chuàng)建二維數(shù)組時，除了在堆區(qū)中為外層元素（一維數(shù)組）開辟了存儲空間外，還為內(nèi)層元素開辟了存儲空間。同時，內(nèi)層元素的首元素地址返回給外層元素。

這樣，數(shù)組名arr1與一維數(shù)組名arr1[ ] 像橋梁一樣連接到內(nèi)層元素arr1[ ][ ]。通過地址和存有地址的棧區(qū)變量arr1、堆區(qū)中的一維數(shù)組arr1[ ]，我們可以輕松地訪問到內(nèi)層元素。

其中，內(nèi)層元素的長度可以不相等。int[ ][ ] arr = new int[ ][ ]{{1,2,3},{4,5},{6,7,8}};這樣也是可行的，從圖中就能清晰的看出，內(nèi)層元素之間其實是相對獨立的。

2. 默認初始化方式對初始值的影響

針對于 int[][] arr = new int[4][3]; 這樣將內(nèi)外層元素個數(shù)都指定了的初始化方式，外層元素的初始化值為地址值，內(nèi)層元素的初始化值則與一維數(shù)組初始化情況相同（由元素的數(shù)據(jù)類型而決定）。

而針對 int[][] arr = new int[4][]; 這樣省略內(nèi)層元素長度的初始化方式而言，外層元素的初始化值為null（相當于未賦值的引用數(shù)據(jù)類型），內(nèi)層元素則根本沒有初始化值而言（空間還沒開辟），不能調用，否則編譯器將報錯。

測試

//測試代碼
public class ArrayTest {
	public static void main(String[] args) {
		int[][] arr = new int[4][3];
		System.out.println(arr[0]);	//[I@15db9742
		System.out.println(arr[0][0]);	//0
        //System.out.println(arr)；
		System.out.println("***********************");
		float[][] arr1 = new float[4][3];
		System.out.println(arr1[0]);	//地址值
		System.out.println(arr1[0][0]);	//0.0
		System.out.println("***********************");
		String[][] arr2 = new String[4][2];
		System.out.println(arr2[1]);	//地址值
		System.out.println(arr2[1][1]);	//null
		System.out.println("*********************");
		double[][] arr3 = new double[4][];
		System.out.println(arr3[1]);	//null
//		System.out.println(arr3[1][0]);	//報錯
	}
}

總結

單看數(shù)組名，實際上是一個創(chuàng)建在棧區(qū)的局部變量。整個數(shù)組數(shù)據(jù)量可能較大，直接把數(shù)組內(nèi)所有的元素都存放在棧區(qū)是不太妥當?shù)摹Ｒ蚨?，?shù)組的主體部分實際上開辟在堆區(qū)。

要想訪問數(shù)組，若堆區(qū)的內(nèi)容與棧區(qū)的數(shù)組名arr之間沒有任何關系，是無法找到想要訪問的數(shù)組內(nèi)容的。因而，堆區(qū)會返回開辟的數(shù)組空間首元素的地址作為數(shù)組主體的地址，傳給棧區(qū)的局部變量arr（它是一個數(shù)組名）。若是二維數(shù)組，內(nèi)層元素的首元素地址會作為外層元素（也就是一維數(shù)組名）的內(nèi)容。

通過地址和存儲地址的“數(shù)組名”、“一維數(shù)組名”，我們可以一連串地找到我們想要訪問的數(shù)組元素。

該部分內(nèi)容我用文字表述可能不夠簡練，大家更多地可以看圖，圖為重點，通過圖示來理解內(nèi)存解析更好一些。

到此這篇關于Java從內(nèi)存角度帶你理解數(shù)組名實質是個地址的論述的文章就介紹到這了,更多相關Java數(shù)組名內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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